基于三维数字平台的土地整治信息系统

张文宇

（河北省土地整理服务中心，河北 石家庄 050050）

现阶段我国土地整治的各项实施、管理等工作是以土地利用现状图和勘测定界生成的二维地形图为支撑的，这些图形都是二维矢量数据，不能直观表达规划区各类工程内容的空间分布以及周边的地貌环境；二维地形图也不能全面、准确的反映规划区现有基础设施的情况，不便于对各类农用基础设施进行合理配置，使土地整治项目的实施和管理受到很大的限制和制约。随着计算机信息技术的不断发展，特别是三维地理信息技术快速发展以及土地整治工作信息化建设的不断深入，利用计算机新技术提升土地整治管理效率和水平势在必行。为此，笔者研究构建了一个基于EAVR三维数字平台的土地整治三维信息平台系统。

1 土地整治三维地理信息系统

本研究是以土地整治所涉及的各类空间事物为研究对象，以交互式应用为展示平台，结合空间数据和计算机对空间数据库在事物分析和逻辑整理上的巨大优势，为农村地理位置、空间逻辑和空间关系相关事物的分析、管理提供高效的工具和展示平台。依托已有的土地整治的信息化建设基础，充分发挥和利用三维地理信息系统技术和已有的土地整治网络平台，构建一个基于EAVR三维数字平台集信息汇总、存储、处理、查验、使用等功能于一体的土地整治三维信息系统平台系统。

1.1 平台选择

以广东南方数码科技有限公司研发的南方Eavr三维地理信息数字平台为例，基本遵循“MVC”架构，实现数据层、业务逻辑层、表现层分离。在Eavr数字平台的五个实体层中，网络系统层对应于数据库和系统的网络传输与控制能力；数据层对应于三层体系中的“模型”（Model）；支撑层与应用层对应于三层体系中的控制（Control），表现层对应于三层结构中的“视图”（View）。在五个实体层中支撑层尤为特殊，它其实封装了［1］Eavr三维数字城市平台的支撑模块所提供的底层支持能力。目前包括辅助设计、空间分析等，该系统采用可扩展的轻量级插件结构和先进的跨操作系统跨平台技术，创建可扩展的专项应用平台，能够从精细模型中提取出空间位置和轮廓形状，将空间实体抽象成点、线、面等空间信息实体，从而将所有的指定空间的地物（包括粗模和精模）在应用南方Eavr三维数字平台的基础上建立空间数据库。同时，提供快速建模工具和空间信息提取工具，依托空间数据分层、分块，图元状态排序实现了大数据量的场景数据存储与管理，支持空间数据分析和空间数据库管理，对空间数据的属性信息和场景模型进行同步地、动态地互动查询与统一展示。

1.2 底层数据设计原型

1.2.1 数字高程

数字高程来源是DEM或者TIN，不同的来源网格间距是不规则的。数字城市中虚拟现实涉及面积大，如果直接采用不规则的数据源，一则系统无法承受可能因追求细节而带来的海量数据，二则无法体现局部的高分辨率的高程细节。采用二进制地形（bt）格式，可以接纳不同的数据源，同时让利用LOD算法体现地貌细节成为可能。

1.2.2 地面影像

地面细节包括地面图像和高程渲染两种，这里对虚拟现实中常用的地面影像格式作一些说明，常见的包括TIFF、MrSID、ECW、BIL等，本文选用TIFF影像为例。

TIFF在GIS影像里通常由一个TFW（TIFF World File）伴随，进行解释。信息包括图像的左上角坐标，像素代表的间隔的单位，然后是六行文本信息分别是：X方向上的单元大小、行的旋转、列的旋转、Y方向上的单元大小、东方向上的起始坐标、北方向上的起始坐标。这些信息并没有附带坐标系信息，所以更加通用的格式是GeoTIFF，它携带着图像的坐标系信息。GeoTIFF可以通过开放的动态链接库Libgeotiff方便的操作处理。

1.2.3 空间数据

以南方Eavr2.0的空间数据定义为例，空间数据完全基于OGC《Implementation Specification for Geographic information－Simple feature access》规范定义，在语义和使用上做了相应择取和扩展。选择规范中几何表达能力最强的Geometry数据类型以标准的WKT为表达格式。

图1 系统数据结构图

2 系统功能

根据土地整治工作特点，土地整治三维信息系统主要包括：通用资料管理、系统展示、监管、数据库管理展示和办公信息化管理五个功能模块：

图2 系统功能结构图

2.1 通用资料管理

系统通过不同的方式、方法和途径，收集、汇总土地整治项目区自然、经济、社会等基础信息，构建土地整治基础资料库，实现信息、数据的个性化内容定制，允许查询、浏览数据库中收录的土地整治项目区自然和经济等方面资料。系统展示页面设置多个栏目（如基础性息、土地平整工程、农村整治工程等），按照使用者的需求，提供土地整治各阶段所需要的基础信息。系统具有信息录入、信息分类、后台分类管理、目录树管理等功能。在面对不同的用户时，系统根据各个用户的不同角色，分别显示权限范围内可查看的内容。

2.2 系统展示

系统的展示功能分为三个层次：一是展示土地整治取得的重大成果，并将有突出特色的整治项目做出注记，利用三维地理信息系统加载整治前后两期模型进行展示、对比，并用二维数据进行GIS分析，［2］并输出相关成果（如土地整治成果表），可调用以做好的视频进行播放。二是展示单个项目区的项目建设背景、项目名称、项目类型、地貌类型、示范区位置与范围、建设规模、项目建设基础条件、土地利用现状条件等。三是展示全部工程量的管理模块，按照目录树的查询管理功能，依次展示土地平整、灌溉与排水、农田道路、农田防护与生态环境和村庄整治工程。

2.3 监管功能

系统涉及土地整治项目工程内容监管业务的多个环节，提供土地利用现状图、勘测定界图、规划设计图、竣工图与各实施阶段的Eavr三维数字平台数据对比分析的平台；可以在平台里叠加多图层进行对比，并可利用基础地理矢量数据做GIS分析，输出相应成果。

在对具体项目进行实时监管时，通过获取项目区不同时期的遥感影像，系统可完成项目区建设前，建设中以及竣工后正射影像图的叠加，达到对项目的实施全程动态监测的目的。同时系统可以对比分析不同时期的项目区信息，为项目负责人、项目检查、核实人员开展外业核查、进行竣工验收提供技术支持，极大地提升项目全方位管理的工作效率。

2.4 数据库管理展示

数据库管理主要包含以下四项功能：一是数据录入，土地整治机构的技术人员将收集到的资料进行筛选，以数字化标准格式（word、TIFF等）进行存储，并上传到数据库中，建立详细档案并进行分门别类、进行标引后，入库保存。二是数据统计，提供对项目涉及的工程量、面积、资金和项目区人口等参数进行统计的模块，生成相应图表，用数据及时反应工程的实施程度。三是数据查询，提供多条件选择下的数据查询。四是数据输出，提供原始数据、统计数据、分析数据的输出。

2.5 办公信息化管理

可为土地整治管理部门和项目负责人提供土地整治信息化所需的各项参数，经土地整治三维信息系统处理后实现土地整治项目办公及业务信息的数据化管理，极大提高土地整治项目从业人员的工作效率。主要包含以下各项功能：

一是工作管理功能：实现土地整治项目日常管理流程自动化，包括公文收发、公文管理、日常事务申请和审批、电子邮件服务等功能，构建了一个土地整治信息查询、浏览、办理、存储一体化的办公管理工作平台。二是个人管理功能：为每个用户提供一个加密空间，实行一个账户一个密码，允许个人创建管理文件和管理日志等。

3 结束语

本研究以南方Eavr三维数字平台为实例，结合土地整治项目实施管理专业的业务知识，通过建立土地整治三维信息系统数据库，构建土地整治项目各类工程内容的立体虚拟模型，根据土地整治项目实施管理的需要，在南方Eavr三维数字平台场景下指导土地整治项目基本要素的布设。该系统可以使现有的土地整治实施监管工作流程更加科学化和信息化，促进土地资源的合理利用，提高土地整治的社会效益、经济效益和生态效益之间的协调性，使土地整治工作更好的为城乡发展和促进新农村建设发挥保障作用。同时，随着信息化技术的不断发展，三维技术必将在土地整治领域得到更广泛的应用。

［1］ 刘微.基于三维GIS的存量房税收管理信息系统的设计和实现［D］.西南大学.

［2］ 孙丽娟.宁夏土地整治项目动态监测与管理信息系统的设计建设［J］.中国工程咨询，2012，（5）：37－42.